Los bariones y mesones son partículas subatómicas complejas construidas a partir de objetos más elementales, los quarks. Se necesitan seis tipos de quarks, junto con sus correspondientes antiquarks, para dar cuenta de todos los hadrones conocidos. Las seis variedades o «sabores» de quark han adquirido los nombres de up, down, charm, strange, top y bottom. El significado de estos nombres algo inusuales no es importante; han surgido por varias razones. Lo importante es la forma en que los quarks contribuyen a la materia en diferentes niveles y las propiedades que tienen.
Los quarks son inusuales en el sentido de que llevan cargas eléctricas que son menores en magnitud que e, el tamaño de la carga del electrón (1,6 × 10-19 culombios). Esto es necesario para que los quarks se combinen y den las cargas eléctricas correctas para las partículas observadas, normalmente 0, +e o -e. Sólo dos tipos de quarks son necesarios para construir protones y neutrones, los componentes de los núcleos atómicos. Son el quark up, con una carga de +2/3e, y el quark down, que tiene una carga de -1/3e. El protón está formado por dos quarks up y un quark down, lo que le da una carga total de +e. El neutrón, en cambio, está formado por un quark up y dos quarks down, por lo que tiene una carga neta de cero. Las demás propiedades de los quarks up y down también se suman para dar los valores medidos para el protón y el neutrón. Por ejemplo, los quarks tienen espines de 1/2. Para formar un protón o un neutrón, que también tienen espín 1/2, los quarks deben alinearse de tal manera que dos de los tres espines se cancelen entre sí, dejando un valor neto de 1/2.
Los quarks up y down también pueden combinarse para formar partículas distintas a los protones y neutrones. Por ejemplo, los espines de los tres quarks pueden disponerse de forma que no se cancelen. En este caso, forman estados de resonancia de corta duración, a los que se les ha dado el nombre de delta, o Δ. Los deltas tienen espines de 3/2, y los quarks up y down se combinan en cuatro configuraciones posibles -uuu, uud, udd y ddd- donde u y d significan up y down. Las cargas de estos estados Δ son +2e, +e, 0 y -e, respectivamente.
Los quarks up y down también pueden combinarse con sus antiquarks para formar mesones. El mesón pi, o pión, que es el mesón más ligero y un componente importante de los rayos cósmicos, existe en tres formas: con carga e (o 1), con carga 0 y con carga -e (o -1). En el estado positivo un quark up se combina con un antiquark down; un quark down junto con un antiquark up componen el pión negativo; y el pión neutro es una mezcla mecánica cuántica de dos estados-uu y dd, donde la barra sobre la parte superior de la letra indica el antiquark.
Up y down son las variedades más ligeras de quarks. Algo más pesados son un segundo par de quarks, charm (c) y strange (s), con cargas de +2/3e y -1/3e, respectivamente. Un tercer par de quarks, aún más pesado, está formado por el top (o verdad, t) y el bottom (o belleza, b), también con cargas de +2/3e y -1/3e, respectivamente. Estos quarks más pesados y sus antiquarks se combinan con los quarks up y down y entre sí para producir una serie de hadrones, cada uno de los cuales es más pesado que el protón y el pión básicos, que representan las variedades más ligeras de barión y mesón, respectivamente. Por ejemplo, la partícula llamada lambda (Λ) es un barión construido a partir de quarks u, d y s; por tanto, es como el neutrón pero con un quark d sustituido por un quark s.